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格子ガスオートマトン法によるせん断変形時の岩盤不連続面内の透水特性に関する研究

Study on permeability characteristics of rock discontinuities under shear deformation using lattice-gas automaton method

西山 哲*; 大西 有三*; 澤田 淳 ; 矢野 隆夫*

Nishiyama, Satoshi*; Onishi, Yuzo*; Sawada, Atsushi; Yano, Takao*

単一の不連続面を含む岩石を模擬した試料のせん断透水実験において、せん断応力-せん断変位曲線の比例限界点の前後で透水特性が変化するという結果に着目し、不連続面内の水の流れが表現できる解析手法の構築と実験結果に対するメカニズムの考察を試みたものである。具体的には不連続面の表面の構造を再現した解析モデルにおいて、水を仮想粒子に置き換えて、粒子同士及び不連続面の壁面との衝突・散乱を繰り返すという単純な計算によって水の流れを表現する格子ガス法に基づく解析手法の構築を試み、本手法がNavier-Stokes方程式から導かれる流れを表現するものであることを平行平板モデルを用いて検討するとともに、比例限界点前後で不連続面内の水の流れが相違するメカニズムを論じる。

This paper describes the simulation method to explain the mechanism of the permeability characteristics of specimens with single discontinuties under shear through shear-flow coupling tests, showing that on the shear stress-displacement curve obtained by the constant normal load testing, the water flowing through the discontinuties have different transmissibility-aperture width relation before or after the yield range. As a technique to serve this purpose, the lattice gas method, which is to substitute the fluid with particles and repeat letting them collide. With this technique, the factors of surface structure of discontinuties that determine the shear/permeability characteristics are identified.

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